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Sabrina Bianchi
Relatore : Prof. Arnaldo Longhetto
Correlatore : Dr. Massimiliano Manfrin
Laboratorio Geofluidodinamico di Torino
Diametro : 5 m.Altezza massima di riempimento: 0,9 m.
Velocità angolare massima di rotazione: 20 giri/minuto
In un laboratorio si possono riprodurre molti fenomeni naturali :(possibilità di controllare meglio le condizioni sperimentali;
ripetibilità dell'esperimento)
SIMILITUDINE GEOMETRICASIMILITUDINE GEOMETRICA
conservazione dei rapporti di lunghezza.
SIMILITUDINE DINAMICASIMILITUDINE DINAMICA
conservazione dei rapporti tra le forzepermette di riprodurre perfettamente un fenomeno,
indipendentemente dalla scala utilizzata.
Sulla Terra i processi che coinvolgono i fluidi (atmosfera e oceano)
si svolgono in un sistema di riferimento rotante
FORZAFORZA didi CORIOLIS:CORIOLIS:forza apparente che agisce sui corpi in
movimento variandone la direzione del vettore velocità, ma non il modulo.
Fc
vv
Flusso generato nella vasca:SPIN UP
(accelerazione)SPIN DOWN (decelerazione)
Rotazione della vasca
Velocità relativa del flusso
- Riempiamo la vasca - Inseriamo le particelle “traccianti”
- Le illuminiamo con il laser per acquisirne lo spostamento
L’esperimento viene eseguito a selezionate velocità del flusso.
ESPERIMENTO:
STUDIO LE CURVE DI DECLINO DI VELOCITASTUDIO LE CURVE DI DECLINO DI VELOCITA’’ PER OTTENERE IL PER OTTENERE IL
COMPORTAMENTO MEDIO DEL FLUSSOCOMPORTAMENTO MEDIO DEL FLUSSO
Strumento utilizzato
Sonda MAVS(Modular Acoustic Velocity Sensor)
Sonda acustica di tipo
Travel time:
impiega una tecnica
differenziale di misura del
tempo di percorrenza della
velocità del suono.
Passerella della vasca
Laser
Calibrazione sonda :effettuata tramite laser regolando la direzione degli assi in modo da poter misurare, lungo l'asse x, la velocità tangenziale.
Configurazione :
VA
VD
VB
VC
A+
A-
B+C+
D+
D-
C-B-
X, U
Y, V
Z, W
La velocità di propagazione del suono dipende dalla temperatura
salinità e profondità dell’acqua quindi i valori ottenuti vanno corretti:
β= fattore di scala utilizzato per convertire dal sistema esadecimale la velocità in cm/s.
Le velocità lungo gli assi vengono calcolate dallo strumento secondo leformule:
u = (- VA + VB + VC - VD) · β
v = (- VA – VB + VC + VD) · β
w = (+ VA + VB + VC + VD) · β/√2
C = velocità del suono in funzione della temperatura dell’acqua,
con 0‰ di salinità a 0 metri di profondità
2
1500
⋅=
cvv misuratacorretta
Misure effettuate (h acqua=40cm)
File
“ripulito”
File
originale
Spin up da T=15s a T=12s
Raggio = 153 cm
Confronto tra due flussi rilevati a un raggio di 175cm
a profondità differenti:
Raggio = 175 cm; Distanza sonda-fondo vasca= 26,5 cm;
Spin up T=15s Spin up da T=15s a T=12s
Spin down da T=15s a infinito
u[cm
/s]
t[min]
u[cm
/s]
u[cm
/s]
u[cm
/s]
t[min]
t[min]
t[min]
Spin down da T=12s a T=15s
Confronto tra due flussi rilevati a 26,5cm dal fondo
FIT:
u[cm
/s]
t[min]
y=48,4e-0.315x+12,9e -0,037x
a ±0,2; b ±0,002; c ±0,1; d ±0,003
R2 = 0,996
dxbxeceay ⋅+⋅=
y=53,1e-0,351x+14,7e –0,041x
a ±0,2; b ±0,002; c ±0,1; d ±0,001
R2 = 0,996
Verifica della bontà dei FIT:
Residui= dati - FIT
Raggio = 175 cm
Spin down da T=60s a infinito
R2 = 0,997
(Distanza sonda-fondo vasca=26,5 cm)
∑
∑−
−
=
i
i
i
i
yy
yy
R2
2
2
)(
)ˆ(
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